操作系统课程设计时间片轮转算法java实现

1、学校代码： 10128学 号： 201020205056课程设计题 目：处理机管理模拟系统的设计与实现 学生姓名： 学 院：信息工程学院系 别：软件工程系 专 业：软件工程 班 级： 指导教师：副教授 讲师2013年1月8日内蒙古工业大学课程设计任务书（四）学院（系）：信息学院软件工程系 课程名称：操作系统课程设计 指导教师（签名）： 专业班级： 学生姓名： 学号： 一、课程设计题目处理机管理二、课程设计的目的学生通过设计一个模拟单处理机调度的算法，以巩固和加深处理机调度的概念。使学生初步具有研究、设计、编制和调试操作系统模块的能力。 三、课程设计的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计

2、要求、工作量要求等） 原始数据：进程控制块PCB结构体。 技术参数：Windows XP系统，VC+6.0开发工具。设计要求： 1 设计基于时间片轮转法的处理机调度算法；2 或设计基于先来先服务或基于优先权的处理机调度算法；3 画出以上算法流程图；4 编程实现算法功能；5编写课程设计说明书。 工作量要求：完成以上设计要求中的所有算法功能。四、工作进度安排 周一：布置、讲解题目，收集资料；周二：系统分析，算法设计；周三：编制、调试程序；周四：测试系统，形成设计结论，编写课设报告；周五：系统及材料验收，课设答辩。五、主要参考文献1 张尧学编计算机操作系统教程（第三版）习题解答与实验指导北京:清华大

3、学出版社，20062 汤子瀛主编计算机操作系统（第三版）西安:西安电子科技大学出版社，2001 3 张坤等编操作系统实验教程北京:清华大学出版社，2008审核批准意见系（教研室）主任（签字） 摘要操作系统是计算机系统的关键组成部分，负责管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入与输出设备、操作网络与管理文件系统等基本任务。对于不同的系统和系统目标，通常采用不同的调度算法，如在批处理系统中，为照顾为数众多的短作业，采用短作业优先调度算法；在分时系统中，为保证系统具有合理的响应时间，采用时间片轮转法进行调度。采用算法时，则要考虑多方面因素，以便达到最佳效果。本次课程设计采用时间片轮转调度

4、算法来实现模拟进程调度任务的执行过程。用Java模拟进程调度过程，可以方便地将运行结果直观地表示出来。Java语言独有的多线程操作，可以实现许多其他语言不能实现的功能，极大地方便了程序开发人员对程序的开发。此外，利用JavaGUI编程，可以使系统提供的界面更加友好。实验中，应用文件I/O操作、线程、AWT、Swing、内部类、接口、异常处理等技术，开发此系统。关键字：时间片轮转； Java编程； GUI图形用户界面； 文件操作；AbstractThe operating system is a key component of the computer system, responsible

5、for the management and configuration memory, decided to system resources supply and demand priority, control input and output equipment, operation and management of network file system, and other basic tasks.For different systems and system target, computers usually use different scheduling algorith

6、m, such as in a Batch Processing System, in order to take care of a lot of short operation, using Short Job First algorithm;In systems with time sharing, to ensure the system has reasonable response time, need time slice Round Robin algorithm for scheduling. The algorithm, we should consider various

7、 factors, in order to achieve the best effect.This Course Design uses time slice Round Robin algorithm to simulate the process scheduling task execution process.With Java simulation process scheduling process, which can be conveniently will run results intuitively said out.In addition, the use of Ja

8、vaGUI programming, can make the system to provide the interface more friendly.Experiments, application file I/O operation, threads, AWT, Swing, internal class, interface, abnormal processing technology, the development of this system.Keywords: time slice Round Robin; Java Programming; Graphical User

9、 Interface; File Operation;目录第一章 问题分析11.1设计目的11.2设计目标11.2.1问题描述11.2.2基本要求11.3设计思想和运行环境1第二章 概要设计32.1系统结构32.1.1系统结构层次图32.1.2系统功能说明32.2算法描述4第三章 详细设计53.1系统程序流程图53.2内部接口设计73.2.1系统框架接口run（）73.2.3创建进程接口createFrame()83.2.4运行程序接口runFrame()83.2.5显示结果接口resultFrame()93.3用户接口9第四章 系统实现114.1编码实现114.2单元测试114.2.1创建进

10、程模块114.2.2运行程序模块134.2.3结果显示模块144.3遇到的问题15第五章 自我评价与总结16参考文献17第1章 问题分析1.1设计目的在多道程序或多任务系统中，系统同时处于就绪态的进程有若干个。也就是说能运行的进程数远远大于处理机个数。为了使系统中的各进程能有条不紊地运行，必须选择某种调度策略，以选择一进程占有处理机。要求设计一个模拟单处理机调度的算法，以巩固和加深处理机调度的概念。1.2设计目标问题描述处理机管理是操作系统中非常重要的部分。为深入理解处理机调度部分的功能，设计一个按时间片轮转调度CPU的算法，模拟实现处理机的调度。基本要求时间片轮转调度CPU的算法是分时系统采

11、用的典型算法，把CPU的执行时间分成若干个一定大小的时间片轮流的分配给就绪队列的各个进程，让各就绪进程按指定的顺序分别占用CPU的一个时间片轮流执行下去，直至完成。要求定义进程控制块PCB的结构，并为每个进程任意确定一个要求运行时间和到达时间，按照进程到达的先后顺序排成一个循环队列。设计按时间片轮转的进程调度算法。1.3设计思想和运行环境a. 设计思想(1) 假设系统有5个进程，每个进程用一个进程控制块Process来代表。Process的结构如图1-1所示。对PCB控制块进行包装，形成循环链表结点ProcessNode，链表结点ProcessNode如图1-2所示。图1-2进程控制块结点图1

12、-1进程控制块Pname：进程名runTime：进程运行时间arriveTime：到达时间State：进程状态cpuTime：运行时间cpcRound：已运行次数startTime：进程开始时间每个属性的set，get方法proecss：Process类型进程控制块Next ：ProcessNode类型指针每个属性的set，get方法pntmphead图1-3循环链表(2) 为每个进程从模拟的系统中指定一个要求运行时间和到达时间。(3) 按照进程到达的先后顺序排成一个循环队列，再设一个队首指针head指向第一个到达进程的首址。(4) 执行处理机调度时，从队列的第一个进程开始，用pntmp指针顺

13、序选择可执行的进程执行。(5) 由于本实践是模拟算法，所以对被选中进程并不实际启动运行，而只是执行：运行时间加100和输出当前运行进程的相关信息。用这两个操作来模拟进程的一次运行。b. 运行环境编程语言：Java语言工具：JDK1.6.0_26、Windows 7系统以及MyEclipse6.0.1等第2章 概要设计2.1系统结构系统结构层次图输入进程信息创建结点插入接点输入进程信息创建结点插入接点处理机管理模拟系统运行程序显示结果创建进程输入进程信息创建结点插入接点图2-1处理机管理系统层次图系统功能说明a. 创建进程模块：创建进程模块在输入进程页面输入要创建的进程数，输入后逐个将进程信息录

14、入插入到就绪队列中，完成进程的创建过程。b. 运行程序模块：此模块实现时间片轮转调度算法，从就绪队列中取出进程结点，并模拟运行该进程，反复循环，直至进程全部运行结束。每次运行进程后，将运行信息存入到文件中，实现信息的持久化。方便信息的记录，系统功能的分析和出错时便于检查错误。c. 显示结果模块：从文件中读入进程运行的结果，在图形界面下操作，提供友好的用户操作方式，方便直观的了解模拟进程的调度过程，便于数据分析和研究。2.2算法描述a. 在创建进程界面将进程信息录入，将进程控制块进行包装，插入到循环队列中；b. 当运行程序时，每次从就绪队列队首取出一个进程pntmp，判断是pntmp进程否到达。

15、到达则运行该进程；c. 若pntmp进程为首次运行，则记录进程开始运行时间startTime；d. 运行完pntmp进程后，输出进程运行信息，并将此结点移至队尾；e. 若循环队列长度size>0,则返回执行b；否则结束程序；第3章 详细设计3.1系统程序流程图YYN开始显示主界面输入进程数numi=0i<num输入进程名pname;运行时间rumtime 到达时间arrivetime插入到循环队列中从队列首部head取出一个进程pntmp判断pntmp进程是否到达当前进程是否已完成运行pntmp进程,运行时间-100abcbNYN图3-1程序流程图运行结束a查找下一个进程b当前进程

16、是否已完成置当前进程状态为falseNc是否有下一个进程YY显示运行结果N3.2内部接口设计3.2.1系统框架接口run（）public void run()/创建系统主页的框架/1.创建框架frame/2.设置相关属性3.2.2增加面板组件接口addComponentsTpPane()public static void addComponentsTpPane(Container pane)/1.设置布局方式/2.创建系统功能按钮/3.注册按钮/4.监听按钮动作，并产生相应操作，执行对应的功能3.2.3创建进程接口createFrame()public static void createF

17、rame()class createInputFrame extends Frame implements ActionListener/局部内部类实现创建进程的界面/窗体按钮等属性的定义public createInputFrame(String str)/创建进程输入窗口void panelCreateProIndex()/进程输入首页面void panelCreateProInput()/进程信息输入页面public void actionPerformed(ActionEvent e) /监听器 createInputFrame cf=new createInputFrame(&quo

18、t;进程创建");/实例化3.2.4运行程序接口runFrame()public static void runFrame()/1.创建运行窗口界面int currenttime=0;/记录系统当前时间while(size!=0)/2.运行时间片轮转调度算法，并记录信息 try /3将运行信息存入文件String file="D:JavaProcessormyfile.txt" catch (IOException e1) 3.2.5显示结果接口resultFrame()public static void resultFrame()/1.创建显示结果窗体JFra

19、me jf=new JFrame("显示运行结果");/2.打开文件final JTextArea jta=new JTextArea(16,50);openbutton.addActionListener(new ActionListener()public void actionPerformed(ActionEvent e) /3.将文件内容读到文本框中);3.3用户接口用户启动此处理机管理模拟系统后，即可方便的进行操作。以下为用户使用此软件时的图形接口：a. 系统主界面(图3-2)：图3-2图3-3b. 进程创建页面（图3-3）：第4章 系统实现4.1编码实现系统采

20、用高级语言Java设计实现，程序容易阅读，易于测试，容易调试，方便维护。并且Java为当今最流行的编程语言，有其独到的优点；程序代码符合基本编程规范，方法，属性命名能体现程序的功能。4.2单元测试4.2.1创建进程模块a. 测试数据进程数num: 2进程名 进程运行时间进程到达时间神舟1号8000神舟2号300100b. 预期输出 无输出结果，但创建进程模块将输入数据存入内存，并结束输入返回主界面。c. 运行结果1 进程数输入界面（图4-1）：图4-12 进程信息输入界面（图4-2）：图4-24.2.2运行程序模块a. 测试数据进程数num:2进程名 进程运行时间进程到达时间神舟1号8000神

21、舟2号300100b. 预期输出 系统时间进程名剩余时间已运行次数进程状态周转时间 0神舟1号7001true 100 200神舟1号6002true 300神州2号2001true 400神舟1号5003true 500神州2号1002true 600神舟1号4004true 700神州2号1003false700 800神舟1号3005true 900神舟1号2006true 1000神舟1号1007true 1100神舟1号1008false1200 c. 运行结果（图4-3）图4-34.2.3结果显示模块a. 测试数据无需测试数据b. 预期输出文件正常打开，在终端显示相关控制信息及内容

22、；在用户界面显示文件内进程运行时的信息内容及运行的结果；合法的输出；c. 运行结果（图4-4）图4-44.3遇到的问题1) 布局管理器实现页面布局时，不能很好的显示在桌面上。对GridLayout，FlowLayout，BorderLayout,CradLyaout等布局管理器还不是很熟悉。2) 对系统结构的划分不当，没有实现界面和数据处理的分离；3) 对用户的非法操作做了处理，但并没有完全找出处理错误操作的方法；4) 没有充分理解将要设计的系统结构，系统层次结构不够清晰；第5章 自我评价与总结通过本次课程设计，我对操作系统中的处理机的调度算法有了进一步的理解。在对时间片轮转算法进行设计实现的过程中，自己同时也自学了JavaGUI编程，对图形用户界面编程从理论上的认识走向了亲身实践。只有亲自动手编程才能对所学到的内容有深刻的理解，所谓“实践出真知”。此处理机管理模拟系统能够方便直观地显示出基于时间片轮转调度算法的模拟调度过程，方便了该系统用户的处理机调度算法的学习和研究实验过程中，查阅了大量的JavaAPI相关文档和处理机调度模拟算